第3章空间数据模型资料复习过程

空间数据概念模型
• 连续变化的空间现象难以观察，在研究实际问题中，往往 在有限时空范围内获取足够高精度的样点观测值来表征场 的变化
• 二维空间场一般采用6种具体的场模型来描述
– 规则分布的点。在平面区域布设数目有限、间隔固定且规则排列 的样点，每个点都对应一个属性值，其他位置的属性值通过线性 内插方法求得
– 空间关系分类
• 拓扑关系（topologicalspatialrelation） • 顺序关系（orderspatialrelation） • 度量关系（metricspatialrelation）
空间认知来自百度文库抽象
• 数据模型是对现实世界进行认知、简化和抽象表 达，并将抽象结果组织成有用、能反映形式世界 真实状况数据集的桥梁，是地理信息系统的基础
• 空间位置特征 • 属性特征 • 时间特征 • 空间关系
地理空间与空间实体
• 空间位置特征
– 表示空间实体在一定坐标系中的空间位置或几何定位， 通常采用地理坐标的经纬度、空间直角坐标、平面直 角坐标和极坐标等来表示
– 也称为几何特征，包括空间实体的位置、大小、形状 和分布状况等
地理空间与空间实体
• 如大气污染程度、地表温度、土壤湿度、地形高度以及大面积 空气和水域的流速和方向等
– 场可以表现为二维或三维
• 二维场就是在二维空间R2中任意给定的一个空间位置上，都 有一个表现某现象的属性值，即A＝f(x，y)
• 三维场是在三维空间R3中任意给定一个空间位置上，都对应 一个属性值，即A＝f(x，y，z)
• 属性特征
– 也称为非空间特征或专题特征，是与空间实体相联系 的、表征空间实体本身性质的数据或数量，如实体的 类型语义定义、量值等
– 类型
• 定性属性，如名称、类型、特性等 • 定量属性，如数量、等级等
地理空间与空间实体
• 时间特征
– 指空间实体随着时间变化而变化的特性 – 空间位置和属性同时变化
空间数据概念模型
• 不规则多边形区。将平面区域划分为简单连通的多边形区 域，每个多边形区域的边界由一组点所定义；每个多边形 区域对应一个属性常量值，而忽略区域内部属性的细节变 化
• 不规则三角形区。将平面区域划分为简单连通三角形区域， 三角形的顶点由样点定义，且每个顶点对应一个属性值； 三角形区域内部任意位置的属性值通过线性内插函数得到
• 一个空间要素必须同时符合三个条件
– 可被标识 – 在观察中的重要程度 – 有明确的特征且可被描述
空间数据概念模型
• 传统的地图以对象模型进行地理空间抽象和建模
空间关系 非空间关系 时间关系
地理空间 空间要素
分类 几何坐标
子类/超类 等效
子部分 超部分
非空间属性
空间数据概念模型
• 场模型
– 场模型，也称作域（field）模型，把地理空间中的现 象作为连续的变量或体来看待
或者容易向逻辑数据模型转换
• 逻辑数据模型是GIS描述概念数据模型中实体及其关系的 逻辑结构，是系统抽象的中间层，是用户通过GIS（计算 机系统）看到的现实世界地理空间
• 物理数据模型是概念数据模型在计算机内部的存储形式和 操作机制，即在物理磁盘上如何存放和存取，是系统抽象 的最底层
观察和认知 现实世界 概念世界
– 不规则分布的点。在平面区域根据需要自由选定样点，每个点都 对应一个属性值，其他任意位置的属性值通过克里金内插、距离 倒数加权内插等空间内插方法求得
– 规则矩形区。将平面区域划分为规则的、间距相等的矩形区域， 每个矩形区域称作格网单元（gridcell）。每个格网单元对应一个 属性值，而忽略格网单元内部属性的细节变化
• 如旧城区改造中，房屋密集区拆迁新建商业中心
– 空间位置和属性独立变化
• 实体的空间位置不变，但属性发生变化，如土地使用权转让 • 属性不变而空间位置发生变化，如河流的改道
地理空间与空间实体
• 空间关系特征
– 在地理空间中，空间实体一般都不是独立存在的，而 是相互之间存在着密切的联系，这种相互联系的特性 就是空间关系
第3章空间数据模型资料
地理空间与空间抽象
• 地理空间与空间实体
– 地理空间（GeographicSpace）是指地球表面及近地表空间，是 地球上大气圈、水圈、生物圈、岩石圈和土壤圈交互作用的区域
– 地理空间实体是对复杂地理事物和现象进行简化抽象得到的结果 – 空间实体的特征
• 与地理空间位置有关，具有一定的几何形态，分布状况以及彼此之 间的相互关系
• 首先对地理事物进行观察，认知其类型、特征、 行为和关系，再对它进行分析、判别归类、简化、 抽象和综合取舍
• 概念模型是地理空间中地理事物与现象的抽象概 念集，是地理数据的语义解释，从计算机系统的 角度来看，是抽象的最高层
空间认知和抽象
• 构造概念模型的基本原则
– 语义表达能力强 – 独立于具体计算机实现 – 尽量与系统的逻辑模型保持同一的表达形式，不需要任何转换，
– 对象模型 – 网络模型 – 场模型
对象模型
网络模型
场模型
空间数据概念模型
• 对象模型
– 也称作要素模型，将研究的整个地理空间看成一个空 域，地理现象和空间实体作为独立的对象分布在该空 域中
– 按照空间特征分为点、线、面、体四种基本对象，对 象也可能由其他对象构成复杂对象，并且与其他分离 的对象保持特定的关系，如点、线、面、体之间的拓 扑关系
– 每个对象对应着一组相关的属性以区分各个不同的对 象
空间数据概念模型
• 对象模型强调地理空间中的单个地理现象 • 对象模型适合于对具有明确边界的地理现象进行抽象建模
– 如建筑物、道路、公共设施和管理区域等人文现象 – 湖泊、河流、岛屿和森林等自然现象
• 对象模型把地理现象当作空间要素（Feature）或空间实 体（Entity）
数据世界 （计算机）
信息
空间事物或现象
选择、综合、简化和抽象
概念模型 Conceptial Model
最高层
编码、表达、建立空间关系
逻辑数据模型 Logical Data Model
中间层
数据结构对数据进行组织
物理数据模型 Physical Data Model
最底层
空间数据库
空间数据概念模型
• 根据GIS数据组织和处理方式，地理空间数据的 逻辑模型分为三类